Евгений Айсберг - Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Рис. 21. Омметр, измеряющий сопротивление резистора R.

При подключении этого прибора к измеряемому сопротивлению по подвижной катушке протекает ток, величина которого обратно пропорциональна измеряемому сопротивлению. Поэтому шкалу такого омметра можно отградуировать непосредственно в омах.

Однако теперь, мой дорогой Незнайкин, я чувствую, что ты устал. Поэтому я заканчиваю свой рассказ. Тем не менее я хочу добавить, что существует множество комбинированных измерительных приборов, в которых гальванометр можно включать с резисторами разных номиналов не только последовательно, но и параллельно (чтобы отвести от подвижной катушки большую или меньшую часть тока), с выпрямителем, а также с батареей. Такими приборами можно измерить токи, напряжения и сопротивления.

Двое наших друзей знакомятся с любопытным поведением конденсаторов, включенных в цепь постоянного или переменного тока. Они рассматривают устройство конденсаторов постоянной и переменной емкости, выводят формулу емкостного сопротивления конденсатора, включенного в цепь переменного тока, в зависимости от его емкости и частоты тока.

Любознайкин. — Прошлый раз мы говорили с тобой о магнетизме. А мой дядюшка Радиоль рассказал тебе о различных свойствах и применении магнетизма. Теперь мы вернемся к изучению электрических полей.

Незнайкин. — Я думаю, что благодаря аналогии, существующей между электричеством и магнетизмом, изучить эту тему будет легче. В этих двух областях физики действует один и тот же закон притяжения разноименных зарядов и отталкивания одноименных. А силы, действующие в обоих этих случаях, обратно пропорциональны квадрату расстояния.

Л. — Твоя изумительная память облегчит мой рассказ о емкости. Так называют способность конденсатора накапливать больший или меньший заряд положительного или отрицательного электричества. Ты, разумеется, понимаешь, что этот заряд в основном зависит от размеров этого конденсатора (рис. 22).

Рис. 22. Емкость проводника, позволяющая ему накапливать электрические заряды.

Н. — А какой единицей пользуются для измерения емкости?

Л. — Единица измерения емкости называется фарадой . Однако фарада — это очень большая емкость. Поэтому на практике обычно пользуются долями этой единицы, чаще всего миллионной долей, именуемой микрофарадой , миллионными долями микрофарады — пикофарадами . Фарада обозначается буквой Ф, а ее названные доли соответственно мкФ и пФ.

Н. — Какой емкостью в этих условиях обладает сферический проводник размером с яблоко?

Л. — Совершенно ничтожной. Вообрази себе сферический проводник размерами с земной шар — его емкость была бы всего лишь 700 мкФ (рис. 23).

Рис. 23. Собственная емкость сферического проводника размером с земной шар составляет 700 мкФ.

Н. — Я констатирую для себя, что емкость нечто столь ничтожное, что она не должна играть важной роли в электронике.

Л. — Мой друг, ты ошибаешься, так как существует вполне доступный способ увеличить емкость или, чтобы быть более точным, сконденсировать ее.

Н. — Я не вижу, как достичь этой цели без увеличения размеров проводника.

Л. — Очень просто, достаточно приблизить к нему, но без касания, другой проводник с зарядом противоположной полярности. Что происходит в этом случае? Противоположные заряды испытывают взаимное притяжение, в результате чего величина заряда возрастает.

Н. — Совсем неглупо! Но как поступают на практике для достижения этой цели?

Л. — Два проводника, расположенные близко друг к другу, образуют устройство, известное под названием конденсатора, каждый из проводников называется обкладкой . Представь себе, например, две квадратные медные пластины, расположенные одна параллельно другой на небольшом расстоянии. А теперь подключим каждую из этих обкладок к полюсам батарей. Что же здесь произойдет?

Н. — Я думаю, электроны с отрицательного полюса устремятся к подключенной к нему обкладке и зарядят ее отрицательно (рис. 24).

Рис. 24. При подключении конденсатора к гальваническому элементу соединенная с отрицательным полюсом обкладка заряжается электронами, а другая лишается электронов.

И этот заряд оттолкнет электроны с расположенной напротив обкладки и направит их в сторону положительного полюса батареи, который их как раз и притянет. Любопытное явление! Протекает настоящий ток, как если бы между полюсами батареи был включен проводник, а ведь на самом-то деле конденсатор изолирует один проводник от другого.

Л. — Зарядный ток , который ты так хорошо описал, останавливается, как только конденсатор зарядится. Вначале этот ток имеет большую величину. Но по мере нарастания заряда движение электронов затрудняется, так как обосновавшиеся на отрицательной обкладке электроны отталкивают те, которые хотят туда проникнуть. А электронов, покидающих положительную обкладку, становится все меньше.

Н. — А что произойдет, если после того, как конденсатор полностью зарядится, мы отключим батарею?

Л. — Очень просто, заряд останется на обкладках. При желании ты можешь разрядить конденсатор, подключив к его обкладкам резистор или простой проводник (рис. 25). Тогда избыточные электроны с одной из обкладок перейдут на другую; это движение электронов будет продолжаться до тех пор, пока не установится равновесие.

Рис. 25. Конденсатор, разряжающийся через резистор.

Н. — У меня возникает вопрос, нельзя ли сравнить конденсатор с двумя резервуарами, разделенными эластичной резиновой мембраной? Если насос повышает давление воздуха в одном из резервуаров и снижает в другом, то это соответствует заряду конденсатора. Насос останавливается, когда разница давлений достигает некоторого предела, который зависит от размера резервуаров и эластичности мембраны. Теперь наш конденсатор заряжен. Насколько обоснованно такое мое сравнение?